Тонкости расчета фундаментной плиты

При выборе фундамента руководствуются во первых, надежностью, во-вторых стоимостью. Неплохо было бы, если бы сочетались оба качества, но такое возможно не всегда. Одно из самых надежных оснований для строительства дома — фундамент монолитная плита. В некоторых случаях — на нормальных грунтах под легкие дома он обходится относительно недорого, в сложных случаях может быть дорогим.

Принцип строения плитного фундамента

Чтобы понять, на чем основан расчет толщины плитного фундамента, для начала необходимо разобраться с принципом его обустройства. Дело в том, что это не просто монолитная железобетонная плита, уложенная на грунт, а целая совокупность слоев из различных материалов, каждый из которых по-своему важен.

Схема принципиального устройства плитного «плавающего» фундамента

В первую очередь на месте строительства обязательно выбирается насыщенный органикой плодородный слой почвы, с тем, чтобы дно котлована под фундамент достигло несущего слоя грунта (поз.1). После выкапывания дно котлована выравнивается в черновую и трамбуется.

«Плавающая» плита должна расположиться практически на поверхности, с небольшим, обычно в 100÷200 мм заглублением. А это значит, что выбранный плодородный грунт должен быть чем-то замещен. Эту роль выполняют песчаные и гравийные (щебёночные) подушки. А их, в свою очередь, во избежание заиливания и перемешивания с грунтом, целесообразно отделить слоем геотекстиля (поз.2).

Расположение песчаного (поз.3) и щебёночного (поз.4) слоев может различаться, в зависимости от конкретных условий. Так, при глубоком (глубже двух метров) расположении поверхностных водоносных слоев обычно применяется нижняя песчаная «подушка» толщиной порядка 400 мм, затем щебёночная или гравийная. Если же уровень грунтовых вод располагается выше, то оптимальным решением становится нижняя засыпка гравия (щебня) – чтобы свести до минимума капиллярное «подсасывание» влаги снизу. А затем засыпается песчаная подушка, которой выравнивают поверхность, доводя ее до уровня расположения бетонной подготовки.

Одним словом, комбинации могут быть разные. Но что является обязательным в любом случае – это послойная засыпка с очень тщательной трамбовкой каждого из слоев (вручную качественно это выполнить не удастся – потребуется применение виброплиты). Кстати, нередко между слоями песка и гравия (щебня) также прокладывают слой геотекстиля, предотвращающего взаимопроникновение материалов и дающего определённый эффект армирования этих утрамбованных слоев.

Создание песчано-гравийной или щебеночной «подушки» требует очень тщательной послойной трамбовки с применением виброплиты

При качественном исполнении этих «подушек» они способствуют максимально равномерному распределению нагрузок от плиты на грунт, становясь подобием «демпфера», в переделённой степени гасящего сезонные колебания грунта.

Так как поверх «подушек» будет заливаться раствор, их сверху необходимо прикрыть слоем гидроизоляции (поз.5). В этих целях на данной этапе можно применить обычную техническую полиэтиленовую пленку толщиной не менее 200 мкм. Это еще не основной гидроизоляционный барьер – сейчас задача просто удержать влагу в слое бетонной подготовки до ее созревания.

Поз. 6 – это как раз сама бетонная подготовка (ее часто называют «подбетонкой»). Она представляет собой залитый и выровненный слой тощего бетона (обычно достаточно марочной прочности М100). Толщина подбетонки в пределах 50 ÷ 100 мм, в армировании она не нуждается, так что слишком дорогим ее создание не выглядит. Нередко в целях экономии это слой исключают, и совершенно напрасно – бетонная подготовка позволяет выполнить высококачественную, гарантированно надежную гидроизоляцию, создает ровную поверхность под утепление фундаментной плиты.

Слой подбетонки с настеленной сверху рулонной гидроизоляцией с заходом на стенки опалубки – можно переходить к вязке армирующего каркаса и заливке плиты

Основной слой гидроизоляции (поз.7) – главный барьер от проникновения влаги к фундаменту снизу. Практика показывает, что лучший вариант для такого барьера – это не менее двух слоев полимер-битумных рулонных материалов, уложенных на подбетонку с соблюдением технологических правил монтажа подобной гидроизоляции.

Как и чем выполняется качественная гидроизоляция фундамента?

Монолитную плиту фундамента необходимо защитить от воздействия влаги со всех сторон. Какие рулонные материалы предпочтительнее для качественной гидроизоляции фундамента своими руками, какова технология их укладки – обо всем этом в специальной публикации нашего портала.

Поверх гидроизоляции нередко укладывают слой утеплителя (поз. 8), в качестве которого обычно выступает экструдированный пенополистирол. Такой подход дает немало преимуществ, однако, имеет и свои «слабые места», так что этот слой применяется далеко не везде и не всегда. Так что довольно часто прямо на слой основной гидроизоляции проводится заливка уж самой монолитной фундаментной плиты (поз. 9). Ее толщина может быть в пределах от 100 до 300÷ 350 мм (имеются в виду условия частного строительства) – именно этот вопрос мы и будем рассматривать далее. Ну а от толщины зависит и конструкция армирующего каркаса плиты (поз. 10). Так, при толщинах до 150 мм применяется армирование в один ярус. При большей толщине – в два, с обязательным 50 мм слоем между каждым ярусом и внешней поверхностью плиты.

В тему рассмотрения не входят, но на схеме все же указаны некоторые другие элементы конструкции:

— поз. 11 – вертикальная гидроизоляция монолитной плиты (цокольной части);

— поз. 12 – дренажная траншея со щебёночным наполнением;

— поз. 13 – дренажная труба;

— поз. 14 – утрамбованная песчано-гравийная засыпка пазух вокруг плитного фундамента.

— поз. 15 – слой термоизоляции (экструдированного ППС) для утепления отмостки вокруг плиты. Этот слой в идеале должен состыковаться с утеплением самой плиты снизу.

— поз. 16 – отмостка (бетонная, плиточная или иная) вокруг фундамента.

Как правильно сделать отмостку вокруг цоколя?

Для надежности и долговечности любого фундамента необходимо не только соблюдение технологии его создания, но и правильное обустройство прилегающего к нему по периметру участка территории. Обо всех нюансах самостоятельного создания качественной отмостки вокруг дома – читайте в специальной публикации нашего портала.

Цены на ПГС

пгс

Для более полной картины об особенностях плитного фундамента – соответствующий видеосюжет:

Видео: в чем выражаются достоинства и недостатки плитных фундаментов для загородных домов?

Проектирование плитных оснований

Расчёт монолитной плиты фундамента строится на показателях несущей способности грунта и его водонасыщенности. Для этого на территории строительного участка выполняются геологические изыскания, используются рекомендации строительных нормативов.

• расширения площади опоры плиты. Например, её можно вынести во все стороны на 0,5-1 м за площадь пятна проекции постройки;
• замены подстилающей породы на гравийно-щебеночные отсыпки;
• снижения массы здания – уменьшения этажности, отказ от тяжелых стеновых материалов в пользу облегченных;
• изменения плитного основания на соответствующее местным условиям, например, свайное.

Плитный фундамент – что это

Монолитная плита под дом относится к плавающим незаглубленным фундаментам, бывает также мелкого заложения. Название свое получила из-за того, что железо-бетонная основа заливается под всю площадь дома, образуя большую плиту.

Обязательным условием является наличие песчано-гравийной подушки, которая перераспределяет нагрузку от дома на грунт, и служит демпфером при морозном пучении. Часто такой фундамент — единственное возможное решение. Например, на нестабильных, сыпучих грунтах или на глинах с большой глубиной промерзания.

Классическая утепленная плита фундамента под дом

Конструкция фундамента монолитная плита несложная и надежная, но для ее изготовления требуется большое количество арматуры и большие объемы бетона высокой марки (не ниже B30), ведь армируется и бетонируется вся площадь, занимаемая зданием, да еще с запасом — для большей стабильности. Потому такой фундамент считается дорогим. В принципе, это так, но надо считать. В некоторых случаях его стоимость ниже, чем ленточного глубокого заложения — за счет меньшего объема земельных работ и меньшего количества бетона.

Глубина заложения монолитной плиты определяется в зависимости от массы дома и типа грунтов. При малом заглублении на пучинистых грунтах зимой дом вместе с основанием может подниматься и опускаться. При правильном расчете армирования и толщины плиты на целостность здания это не влияет. Плита компенсирует все изменения за счет силы упругости. По весне, после того как грунт растает, дом «садиться» на место.

Есть четыре типа плитного фундамента:

• Классический. Железобетонная плита устраивается на песчано-гравийно подушке с утеплением или без. Толщина слоя бетона 20-50 см в зависимости от грунтов и массы здания. Толщина слоев подушки зависит от глубины залегания плодородного слоя — его надо полностью снять. Полученный котлован на 2/3 можно засыпать песком и гравием.
  Классический вариант фундамента монолитная плита без утепления
• Утепленная шведская плита (УШП) со встроенным теплым полом. Во-первых отличается тем, что опалубка плиты несъемная — из L-образных пенополистирольных блоков. Это значительно снижает расходы на отопление — утечка тепла минимальна. Также поверх утепления укладываются трубы теплого пола, на них (иногда — под них) укладывается арматура и все заливается бетоном, толщина бетонного слоя — 10 см. Все коммуникации, включая водопровод и канализацию, закладываются еще на этапе подготовки основания — в песчаную подушку. То есть, после изготовления фундамента, готова система отопления и подведены инженерные системы. Такой подход позволяет ускорить строительство, но сам фундамент получается дорогим. Этот вид основания требует грамотного инженерного расчета и такого же исполнения: при расчете и укладке коммуникаций нельзя ошибаться, так как переделки невозможны. Также возникают вопросы по ремонту систем, замурованных в фундамент. Он невозможен, потому закладывают дорогие материалы с длительной гарантией.
  УШП — утепленная шведская плита со встроенным теплым полом
• Русский — плита с ребрами жесткости. Для усиления конструкции под тяжелые дома и в тяжелых условиях эксплуатации (сильное морозное пучение) русские ученые придумали делать более массивные ребра жесткости. Их устраивают, как правило, под несущими стенами. Сложность работ при этом возрастает — отдельно устраиваются ребра жесткости, отдельно — плита. Но несущая способность такого фундамента значительно выше, что позволяет уменьшить толщину плиты — до 10-15 см.

Так выглядит в разрезе русский плитный фундаментСтроение фундаментной плиты с ребрами вниз и вверх

Изучение характеристик грунта

Перед тем как приступить к расчету любого типа фундамента определяют характеристики основания под него. К основным и наиболее важным моментам относят:

• водонасыщенность;
• несущую способность.

При строительстве крупных объектов перед началом разработки проектной документации выполняют полноценные геологические изыскания, которые включают в себя:

• бурение скважин;
• лабораторные исследования;
• разработку отчета о характеристиках основания.

В отчете предоставляются все значения, полученные в ходе первых двух этапов. Полный комплекс геологических изысканий стоит дорого. При проектировании частного дома в нем чаще всего нет необходимости. Изучение почвы выполняются двумя методами:

• шурфы;
• скважины.

Отрывку шурфов выполняют вручную. Для этого лопатой выкапывают яму, глубиной на 50 см ниже предполагаемой отметки подошвы фундамента. Почву изучают по срезу, определяют примерно тип несущего слоя и наличие в нем воды. Если грунт слишком насыщен водой, рекомендуется остановиться на свайных опорах под здание.

Второй вариант изучения характеристик основания под дом выполняют ручным буром. Анализ проводят по кускам почвы на лопастях.

Важно! При проведении мероприятий необходимо выбирать несколько точек для изучения. Они должны располагаться под пятном застройки. Это позволит наиболее тщательно изучить тип почвы.

Определившись с основанием, для него выясняют оптимальное удельное давление на грунт. Величина потребуется в дальнейшем расчете, пример которого представлен далее. Значение принимают по таблице.

Тип исследуемого грунта	Оптимальное удельное давление на грунт, кг/см 2
Песок пылеватый и мелкий	0,35
Песок средней крупности	0,25
Супесь*	0,50
Суглинок	0,35
Пластичная глина	0,25
Твердая глина*	0,50

*При данном типе грунта основания более экономичным может оказаться ленточный вариант, поэтому нужно рассчитать смету на два типа фундамента и выбрать тот, который будет стоить дешевле.

Достоинства и минусы, критерии выбора

Первое достоинство – практически совершенная универсальность. Иногда в сети можно повстречать статьи, в которых говорится, что фундаментную плитку строить можно везде.

Даже если строительные работы ведутся на болотистой местности, с плиткой ничего страшного не произойдет: в период сильных холодов она поднимется, а в жаркий период, наоборот, будет опускаться, так сказать, плавать.

Получается своеобразный «бетонный корабль», у которого сверху надстройка из целого дома.

И все же здесь будет справедливым следующее замечание: единственный фундамент, позволяющий производить довольно надежное возведение на посадочных и сильнопучинистых грунтах, включая заболоченный тип почвы, – свайный фундамент. Такой тип фундамента используется, когда у свай вполне хватает собственной длины для закрепления в самых нижних несущих грунтовых слоях.

Морозный тип пучения, включая просадку, во время оттаивания либо проседания фундамента вследствие увлажнения грунтовой поверхности (к примеру, во время подъема грунтовых вод) происходить под поверхностью всей плитки одинаково не могут. В любом случае только одна из сторон сместится больше. Простым примером может стать весеннее оттаивание грунтовой поверхности. Процесс оттаивания будет протекать намного быстрее и с большей интенсивностью на южной стороне дома, нежели на северной. Тем временем плитка будет подвержена огромным нагрузкам, которые, кстати, она не всегда выдерживает. Все это скажется на строении: дом просто может накрениться. Будет не так страшно, если это строение деревянное. А если оно возводилось из кирпича либо блоков, могут появиться трещинки на стенках.

Плитный фундамент позволяет возводить дома даже на самых сложных грунтах, куда относят и среднепучинистый вид почвы, который обладает наименьшей несущей способностью, нежели, к примеру, ленточный грунт. Вот только переоценивать данную возможность не нужно.

Используют ли плитный фундамент во время возведения больших строений? Некоторые утверждают, что на монолитной плите можно выстраивать только самые легкие и вместе с этим недостаточно долговечные строения. Данное утверждение не совсем верное, поскольку при выборе благоприятных условий и верно спроектированном фундаменте с грамотным проведением строительной работы, плитный фундамент способен выдержать даже столичный ЦУМ. Кстати, здание это как раз и строилось на плите.

Слишком высокая цена. Такое мнение почему-то распространено. Практически все уверены, что плитный тип фундамента очень дорогой, дороже существующих видов основания. Также почему-то большинство считает, что стоимость составит около половины от имеющихся затрат на все последующие строительные работы.

При этом никто и никогда никакого сравнительного анализа не проводил. Также почему-то многие не учитывают, что во время строительства дома, например, делать полы не придется. Конечно, здесь говорится о черновой напольной поверхности.

Сложность самой работы. Часто слышится такое утверждение: «Для строительства фундамента плитного типа понадобится опыт квалифицированных работников». И все же, если прикинуть, станет понятным, что такие «мастера» сильно завышают расценки за свою работу. На самом деле только незнание технологии обычно приводит к ошибкам, а наворотить можно и с любым другим фундаментом.

Так с какими именно сложностями можно столкнуться во время работы с плитным фундаментом? При выравнивании площадки? Нет, здесь все также и ничуть не сложнее, нежели при разравнивании заглубленного ленточного фундаментного основания. Может, сложность с гидроизоляцией или с утеплением? Здесь, скорее, лучше совершать данные операции на ровной горизонтальной поверхности, нежели на вертикальных плоскостях.

Может, дело в вязке арматурного каркаса? Опять же нужно сравнить и понять, что проще, к примеру, можно взять арматуру, разложенную на площадке ровной, либо залезть руками в сам ленточный фундамент с его опалубкой. Может, дело в заливке самой бетонной смеси? В данном варианте все зависит не от выбранного фундамента, а, скорее, от особенностей отдельного участка, от того, сможет ли миксер подъехать к строительной площадке или придется мешать бетон вручную.

На самом деле возводить фундаментные плиты – физически непростая задача. Из-за достаточно большой площади возведения данную работу можно назвать нудной, но здесь не говорится, что потребуется помощь квалифицированных строителей. Поэтому с делом таким смогут справиться обычные «рукастые» мужчины. К тому же, если правильно следовать технологии строительства и СНиП столбчатого, плитного и другого фундамента – обязательно все получится.

Отличия утепленной монолитной шведской плиты и видео о ее строительстве

Как уже говорили ранее, разработанная шведскими строителями утепленная плита под дом является энегосберегающей. При ее строительстве используется несъемная опалубка из экструдированного пенополистирола. В результате утечки тепла в грунт минимальны. Второе коренное отличие — вмонтированная в плиту система водяного теплого пола.

Так как инженерные системы оказываются залиты в толще бетона, она требует точного и грамотного расчета. Высокие требования предъявляются и к исполнению. Даже небольшие ошибки критичны. Делать УШП вы можете и сами, но проект лучше заказать. Примерный расклад по затратам смотрите в следующем фото. Суммы уже неактуальны, но процентное соотношение справедливо. Стоимость проекта фундамента составляет порядка 1%.

Примерное процентное соотношение затрат на монолитный плитный фундамент

В следующих видео вы увидите этапы изготовления шведской плиты под конкретный дом. Описано много полезных приспособлений, которые облегчат работу, даны пояснения по некоторым особенностям.

Анализ результатов расчета

В процессе подсчета получают следующую высоту фундамента, мм:

Глубина ленточного фундамента

• менее 150;
• от 150 до 350;
• более 350.

В первом случае монолит не подходит в качестве опоры. Требуются дополнительные обследования и принятие решений для укрепления грунтов.

Во втором случае бетон подходит в качестве основания. Полученный результат округляют до ближайшего значения, кратного 50 мм.

В третьем случае бетон не подходит в качестве опорной части. Требуется принимать другой вариант опор (ленточный или столбчатый).

Как выполнить расчет фундамента?

Толщину бетонной плиты фундамента, как и параметры прочих видов нулевых уровней, следует рассчитать. Взять этот размер из головы чревато тем, что получится слабая основа для здания, способная треснуть в первые морозы, либо чрезмерно толстый массив потребует лишних финансовых затрат.

И все же, как рассчитать толщину фундаментной плиты, если решено вести строительные работы своими силами? Алгоритм ваших действий будет выглядеть следующим образом:

• изучается грунтовый состав. В последующих за этим расчетах определяется оптимальная высота плиты, обеспечивающая давление на почвенный состав. При превышении нагрузочных воздействий дом начнет «утопать», а когда этот показатель окажется мал, то зимними пучениями почвы основание может наклонить;
• взяв за основу проектное задание, уточняем общую массу будущего объекта;
• с помощью того же проекта определяем, какова будет площадь плиты фундаментного основания. Далее массу объекта необходимо разделить на значение площади, чтобы получить показатель удельной нагрузки на почву, не учитывая при этом вес самого основания. Полученную цифру следует сравнить с оптимальным показателем удельного давления, установленным стандартами, и найти разницу между этими значениями. Результат умножаем на площадь плитной основы и получаем ее вес;
• массу плиты следует разделить на плотность железобетонного материала (2 500 кг на кубометр), что позволит найти нужный объем плиты, который следует разделить на значение площади, чтобы узнать точную толщину;
• полученный результат округляется до ближайшего значения, кратного пяти сантиметрам. По округленным данным повторно высчитываем вес фундаментной основы, складываем его с аналогичными данными объекта, выясняем расчетное давление на почву. Разница результата при сравнении его со стандартным показателем не должна быть больше или меньше двадцати пяти процентов.

Если в ходе расчетов установлено, что плита фундамента должна иметь толщину, превышающую тридцать пять сантиметров, рекомендуется выполнить сравнение, потому что фундаменты ленточного или опорного типов могут оказаться более подходящими вариантами по надежности и стоимости. В ином случае, разрешается установить основания, усиленные ребрами жесткости, но здесь понадобятся уточненные расчетные данные.

В случае, если толщина основы не превысит пятнадцати сантиметров, здание для заданных условий может оказаться тяжелым. В таком случае придется выполнять геолого-геодезическую разведку и заказывать выполнение расчетов у профессиональных специалистов;

• нагрузка от всего веса объекта оказывает воздействие и на бетонную основу в его низшем сечении. С учетом этого уточняется марка бетонного раствора с учетом сохранения его показателя прочности при сжатии. Как правило, это М 200, м 250, либо М 300.

Как видите, сложностей такие расчеты не вызывают. Чтобы понять, какая толщина должна быть у фундаментной плиты, достаточно владеть математическими знаниями на уровне среднего образовательного учреждения и уметь пользоваться калькулятором.

Причины необходимости выполнения расчета

С помощью предварительных расчетов мы уточняем:

• толщину плиты фундамента. Расчетные действия зависят от почвенного состава: параметры высот песчано-гравийной подсыпки и железобетонной основы могут иметь существенные различия;

• площадь плитного основания. На сильно подвижных и зыбких землях площадь основы может превышать аналогичный показатель объекта, чтобы обеспечивалась требуемая устойчивость;
• количество требуемых стройматериалов, из которых планируется возведение фундаментного основания;
• нагрузочное воздействие на плиту.

Глубина залегания фундамента

Глубину залегания плитного фундамента определяют по уровню поверхностных вод и толщине основания.

Глубина залегания зависит от следующих факторов:

• типа грунта;
• глубины промерзания;
• суммарных нагрузок;
• уровня грунтовых вод.

Правильный способ закладки фундамента

• в северных регионах – от 80 до 100;
• в центральных и южных районах – от 30 до 70;
• в горных районах – до 20.

Требования к глубине заложения фундамента

Пример расчета

Цель:

• Рассчитать высоту фундамента.
• Определить расход материалов.

Расчет бетона на фундамент

Исходные данные:

• Удельное нормативное сопротивление грунта – 0,350 кг/см

  2

  .

• Размеры здания в плане – 4*8 м (320000 см

  2

  ).

• Общий вес конструкций – 24000 кг.
• Размеры опорной плиты в плане – 6*10 м.
• Плотность бетонной смеси – 2500 кг/м

  3

  .

• Вес 1 погонного метра стальной арматуры — 1,210 кг/м.
• Шаг основной арматуры – 100 мм.
• Диаметр прутьев – 14 мм.

Расчет:

Расчет высоты фундамента

• Суммарная нагрузка на фундамент 24000/320000=0,075≈0,08 кг/см

  2

  .

• Разница между допустимым и фактическим давлением на плиту Δ=0,350-0,075=0,275 кг/см

  2

  .

• Масса основания М=0,275*320000=88000 кг.
• Толщина фундаментной плиты Н= (88000/2500)/32=1,1 м.
• Длина стержней продольной арматуры 10 м, поперечной – 6 м.
• Количество стержней поперечной арматуры: 6/0,10 *2 (слоя)=120 шт.
• Количество продольной арматуры: 10/0,10*2=200 шт.
• Суммарная длина стержней: 120*6 + 200*10=720 + 2000=2720 м.
• Общая масса материала: 2720*1,210=3292 кг.

Видео по теме: Фундамент под дом — монолитная плита, расчет и армирование

Расчет необходимого количества основной арматуры

Арматуру располагают равномерно по всей плавающей плите. В зависимости от толщины плиты каркас устанавливают в один или несколько рядов. Нормативное количество ярусов арматурной сетки при толщине плиты составляет:

Расчет расхода арматуры для плитного фундамента

• до 15 см – 1 ряд;
• от 15 до 30 см – 2 ряда;
• более 30 см – 3 и более ряда.

Для продольных сеток рекомендовано использовать стержни диаметром 12–18 мм. Диаметр стержней поперечных сеток принимают 8–12 мм.

Шаг стержней зависит от толщины плиты. При ее высоте до 25 см шаг стержней принимают 15 см. При высоте плиты 25 см и более шаг стержней 10 см.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...